چشم انسان مانند یک دوربین عمل می کند با لنزها یا عدسی هایی که یک تصویر را به شبکیه چشم منعکس می کنند شبکیه چشم شامل تعدادی سلول استوانه ای و مخروطی است .سلول های استوانه ای شدت روشنایی را حس می کند و حتی در سطوح پایین تر هم می تواند عمل کند و تصویر در سایه هایی از خاکستری تولید می کند .در سطوح بالاتر نوری سلول هی مخروطی شکل هر کدام یک سیگنال تولید می کنند. به دلیل رنگدانه های متفاوت آن ها سه نوع از سلول های مخروطی شکل هر کدام یک سیگنال تولید می کنند سه نوع از سلول های مخروطی شکل به سه رنگ قرمز آبی و سبز حساس هستند.

چشم انسان به نور میانه طیف مرئی حساس تر است . حساسیت گیرنده بینایی انسان تابعی از طول موج است حساسیت گیرنده آبی خیلی کوچکتر از منحنی های فرمز و سبز است .چشم انسان در حدود 6 میلیون سلول مخروطی دارد ولی نسبت تعداد سلول های حساس به قرمز و سبز و آبی متفاوت است نسبت 40 /20 / 1 است بنابراین رنگی که تولید می شود به صورت 2R+G+B/20 است .

فضای رنگ

رنگ يکي از متداولترين و تعيين کننده ترين ويژگي ديداري است؛ چرا که نسبت به تغييرات مربوط به اندازه ،جهت و دورنمايي و اغتشاش تصوير پايدار است. فضای رنگ یک روش برای آن است که بتوان رنگ را تشخیص , ایجاد و تصور کرد .انسان ها رنگ ها را به وسیله ویژگی های شدت روشنایی , طول موج غالب , و میزان ترکیب نور سفید یا میزان خلوص رنگ تشخیص می دهند

از ديد شخص ،رنگ از سه مولفه تشکيل شده است: قرمز ،سـبز و آبي؛ که اين سه،يک فضاي رنگ را ميسـازند. بـر طبـق تعريـف يـک فضاي رنگ ،فضايي چندبعدي است که هر بعد آن معرف يکي از اجزاي تشکيل دهنده رنگ ميباشد. براي استخراج ويژگي رنگ از تصوير ،ابتـدا بايد نوع فضاي رنگ را تعيين نمـود. فضـاي رنگـي تعيـين شـده بايـد خصوصيات زير را برآورده کنند:

مستقل از سـخت افـزار باشـد. | داراي يکنواختي ادراکي باشد به اين معنا که فاصله عددي بين رنگها در آن فضاي رنگي متناسب با تمايزات ادراکي انسان از آن رنـگهـا باشـد.| توسط کاربر قابل تصور و درک باشد

فضای رنگ RGB

فضای رنگ RGB در واقع پشته ای از سه تصویر در مقیاس خاکستری می باشد به عبارت دیگر می توان گفت هر تصویر در این فضا از سه تصویر تشکیل شده که به هر یک عنوان آبی , قرمز , سبز اختصاص داده می شود .فضاي رنگ RGB به دليل سادگي استفاده و درک و نيـز پشـتيباني سـخت افـزاري بـه طـور گسترده مورد استفاده قرار ميگيرد؛ اما در مسائل تکنيکي مربوط به سيستمهاي پردازش تصوير داراي کاستي هايي است، به طور مثال : بین مؤلفه های آن همبستگي وجود دارد و در صورت تغيير فاکتور روشنايي تصوير،هر سه مؤلفه RGB تغيير ميکنند. بنابراين اين فضا اغلب سيستمهاي بازيابي تصوير مورد استفاده قرار نميگيرد. همچنين در استفاده هاي تجاري، اين مسئله باعث عدم بهينگي در فشرده سازي اطلاعات رنگي ميشود. مشکل ديگر اين فضا عدم يکنواختگي ادراکي آن ميباشد یعنی تفاوت دو نقطه با توجه به مختصاتشان متناسب با درک انسان نیست و فاصله اقلیدسی تفاوت بین دو رنگ را به گونه ای که برای انسان قابل درک باشد بیان نمی کند و برای این مشکل راه حلی تاکنون ارائه نشده است .

فضای رنگ متقابل

راه حل رفع همبستگي اين است که فضاي RGB نرمالسازي شود و این باعث ایجاد یک فضای رنگی جدید می شود. در اين فضا رنگ جديد که به فضاي رنگ متقابل موسوم است،اطلاعات روشنايي از ساير مؤلفه ها جدا شده و بنابراين اين فضا در سيستمهاي بازيابي تصوير قابل استفاده است. مؤلفه هاي جديد برابرند با R-G و2B-R-G که نماينده رنگ هستند و R+G+B که معرف روشنايي است . از مؤلفه R در کنار دو مؤلفه اول فضاي متقابل در برخي سيستم هاي پردازش تصوير استفاده مي شود. عدم حضور روشنايي در مؤلفه هاي رنگ اين ترکيب در اين سيستم ها مورد نظر است.در شکل زیر مکعب رنگ RGB ونام تجاري برخي رنگها نشان داده شده است.شکل بعدی .فضاي رنگ RGB به صورت گسترده نشان می دهد.

فضاي رنگ HSV

فضايHSV يک فضاي ادراکي است ،به همين دليل براي اسـتفاده در سيستمهاي بازيابي مناسب است .ابعاد تشکيل دهنده اين فضا رنگ را بر اساس رده (H) ياطـول موج، درجه اشباع رنگ (S) و درجه روشنايي آن (V) تعريف ميکنند. فضاي مذکور يک فضاي مخروطي است که در آن:

1. طول موج رنگ برابر زاويه ي رنگ در برش دايره مخروط ميباشد و در فاصله (π0,2]تعريف ميشود، به صورتيکه قرمز در زاويه صفر درجه،سبز در زاويه 2π/3و آبي در زاويه 4π/3قرار گرفته که در انتها دوباره به قرمز در زاويه 2π باز ميگردد.
2. درجه روشنايي رنگ معادل محورمرکزي مخروط است.
3. درجه اشباع رنگ برابر فاصله نقطه روي دايره تا محور مرکزي است به گونه اي که در نزديکي محور، ميزان غلظت کمتر است و رنگ مزبور به دسته رنگهاي خاکستري مي پيوندد.

H مؤلفه اصلي مورد استفاده دربعضی از سیستم های پردازش تصویر است چرا که نسبت به تغييرات جهت تصويربرداري از شي يا منظره پايدارتر است. اما با اين حال به تغييرات روشنايي به شدت حساس ميباشد. شکل زیر فضا ي رنگيHSV را نشان ميدهد هر برش دايره اي از 1 تا 361 درجه علامت گذاري ميشود که هر درجه معرف يک طول موج مشخص رنگ است. در شکل بعدی بالاترين برش از اين دايره، نام تجاري معادل رنگها و مقادير زاويه و معادل RGB هر يک از آنها آمده است. مساله قابل توجه در مورد اين فضا اين است که، در کنار مزاياي استفاده از آن مشکل عمده اي وجود دارد و آن محاسبات دشوار در اين فضا است. يکي از راههاي کاهش اين محاسبات تبديل مقادير از اين فضا به RGB و بالعکس است.